印度梨形孢对烟草抗旱性的影响

为探明印度梨形孢对烟草抗旱性的影响,采用聚乙二醇(PEG 6000)人工模拟干旱胁迫条件进行盆栽试验。在干旱胁迫下,测定了烟叶中丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)的含量、叶片相对电导率以及干旱相关基因的表达量。结果表明:印度梨形孢能定殖于烟草根部,并促进烟草地上部和地下部的生长。在干旱条件下,根部接种印度梨形孢的烟草缺水症状较轻,与未接种印度梨形孢的烟草相比,其烟叶中Pro含量显著升高,MDA含量和叶片相对电导率显著下降,干旱相关基因RD29A、ERD10A、RD26A、SDIR1、HAT、ERD1和DREB2A的表达量均明显上升。印度梨形孢提高烟草的抗旱能力,是通过降低烟草细胞生物膜的损伤程度、增强烟草的抗氧化防御能力、促进细胞渗透调节物质Pro的积累以及上调干旱胁迫相关基因的表达实现的。     

烟草盐胁迫与耐盐相关基因的研究进展

盐胁迫是非生物胁迫中的重点研究领域，在盐胁迫下，植物体内通过激发抗盐基因的表达来增强植物的耐盐能力。本文介绍了烟草耐盐胁迫的作用机制，从离子转运、渗透调节、抗氧化性、信号传导与表达调控、保护细胞免受胁迫伤害等5个方面系统地综述了烟草耐盐相关基因的研究进展，并对未来烟草盐胁迫的研究方向进行了展望。      

烟草OSCA基因家族鉴定及非生物胁迫诱导表达模式分析

高渗门控钙渗透通道(OSCA,hyperosmolal-gatedcalcium-permeable channel)是一种Ca²⁺非选择性阳离子通道,OSCA家族含有钙依赖性通道DUF221结构域。为了进一步了解烟草OSCA基因家族特征和功能,本研究从栽培烟草K326基因组中鉴定到23个OSCA家族基因,并对NtOSCA家族系统进化关系、基因结构与蛋白结构域、启动子、不同组织器官及干旱和盐胁迫下表达模式进行分析。根据进化关系,NtOSCA基因家族被分为4个亚家族,并且同一亚家族成员间蛋白及基因结构相似。启动子分析结果表明,NtOSCA家族基因启动子中存在着多种不同的胁迫响应元件,其中干旱响应元件和脱落酸响应元件较多。进一步组织表达分析结果表明,NtOSCA基因家族成员在不同组织的表达量不同。干旱和盐胁迫表达模式分析表明,20个NtOSCA基因在干旱胁迫下表达量上调,15个NtOSCA基因在盐胁迫下表达量上调。这说明OSCA基因家族在烟草抗旱和抗盐胁迫中具有重要作用。     

miRNA398调控烟草Cu/Zn-SOD基因的表达

模式植物miRNA398可以抑制靶基因Cu/Zn-SOD的表达。为揭示烟草miRNA398的生物学功能,采用荧光定量PCR技术分析了烟草品种CB-1和B37在干旱胁迫条件下miRNA398和Cu/Zn-SOD基因的表达量,并预测了烟草miRNA398结合Cu/Zn-SOD基因的位点。结果表明:烟草miRNA398与Cu/Zn-SOD基因5非翻译区的21个碱基序列互补,从而抑制该基因的表达;在干旱胁迫条件下,CB-1的miRNA398表达水平上升,B37的miRNA398表达水平下降,Cu/Zn-SOD基因表现出与miRNA398相反的表达趋势,说明抗旱能力存在差异的两个品种中miRNA398均可抑制Cu/Zn-SOD基因表达,并且对干旱胁迫响应具有两种不同的方式。     

烟草NtSAP5基因克隆及干旱胁迫下的功能鉴定

为研究烟草对干旱胁迫的响应机制,克隆了烟草中锌指蛋白基因NtSAP5并对其在干旱胁迫下的表达量进行了检测。结果表明,该基因全长CDS序列为474 bp,编码的蛋白中含有保守的锌指蛋白结构域,该基因NtSAP5的表达受干旱胁迫调控,在干旱胁迫下表达量先升高,后缓慢降低。将NtSAP5的CDS序列克隆到植物过表达载体pG2BW7中,并通过叶盘法转入烟草K326中进行干旱胁迫下的功能验证。选取两个独立的转基因株系及非转基因植株进行干旱胁迫处理,过表达NtSAP5的转基因植株比非转基因植株具有较强的抵御干旱胁迫能力。结果表明,烟草NtSPA5响应干旱胁迫,并在干旱胁迫应答中起到作用。      

TaNAC提高转基因烟草的抗旱功能

NAC (NAM-ATAF-CUC)转录因子在植物逆境胁迫应答反应中发挥重要作用。通过同源克隆的方法从小麦中分离得到一个编码NAC转录因子的基因--TaNAC,该基因编码的蛋白序列结构特殊,N端为保守性差的NAC保守域,只包含A,B,D三个亚结构域,进化关系上与DREB家族更近,其C端共同享有多个基序。实时荧光定量PCR实验证实TaNAC基因受干旱诱导24 h后强烈表达。将该基因构建到PBI121双元植物表达载体的35S启动子下游,通过农杆菌介导的叶盘转化法转入烟草,获得T1代转基因苗。模拟干旱胁迫处理实验表明,过量表达TaNAC的转基因烟草表现出明显优于野生型对照的抗旱功能,说明TaNAC基因的过量表达能够提高烟草抗旱能力,TaNAC可以作为烟草抗旱育种的优良候选基因资源。      

普通烟草抗渗透胁迫基因NtP5CS的克隆与表达分析

从普通烟草中克隆脯氨酸合成的关键酶基因P5CS,分析其序列特征、进化关系、表达模式,以期为烟草的抗逆研究奠定基础。设计兼并引物获得P5CS基因中间片段,利用RACE技术扩增其全长cDNA;采用生物信息学技术分析该基因的序列结构及其编码蛋白的保守域及基本特性;利用RT-PCR研究其表达模式。从受干旱胁迫诱导的普通烟草品种中烟14中克隆到全长为2584bp的烟草P5CS基因,命名为NtP5CS,GenBank登录号为HM854026,开放读码框为2160 bp,编码719个氨基酸。经Blast同源性比对分析,该序列与番茄tomPRO2基因在核苷酸和氨基酸水平上高度同源。系统进化树分析显示,NtP5CS与番茄tomPRO2基因可能是直系同源基因。RT-PCR分析表明,干旱、低温、ABA、高盐等胁迫条件均可诱导NtP5CS基因的上调表达,且在旺长期和胁迫条件下根和叶中表达量最高。首次从普通烟草中克隆得到P5CS基因,该基因对水分胁迫响应,可能参与普通烟草抗渗透胁迫反应。     

叶面喷施2,4-表油菜素内酯对烟草抗旱性的影响

为探讨外源2,4-表油菜素内酯（EBR）增强烟草幼苗抗旱能力的作用机理,以不同抗旱性烟草品种豫烟12号和豫烟10号为材料,采用水培法,研究干旱胁迫下叶面喷施外源EBR对烟草幼苗的影响。结果表明,干旱胁迫下,豫烟12号和豫烟10号幼苗生长受到抑制,叶片细胞活性氧和MDA含量增加,叶绿素遭到破坏,光合速率降低。喷施外源EBR能够显著促进干旱胁迫下烟草幼苗的生长和根系发育,叶片抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性提高,O₂^-产生速率和MDA含量降低,同时增加了叶绿素的含量,提高了光合速率。与豫烟12号相比,干旱对豫烟10号的影响较大,而喷施外源EBR均能降低干旱对两品种幼苗的伤害。喷施外源EBR能够促进根系形态发育,提高抗氧化酶活性,降低活性氧积累和膜质过氧化水平,提高光合能力,增强烟草的抗旱能力。     

干旱胁迫对转BnDREB1-5烟草碳氮代谢和渗透调节物质的影响

在干旱胁迫后检测了转BnDREB1-5基因烟草碳氮代谢指标和渗透调节物质的变化。结果表明,干旱胁迫后转基因烟草碳代谢指标淀粉酶活性、转化酶活性和可溶性糖含量都明显升高,野生型烟草淀粉酶活性和可溶性糖含量稍微升高,转化酶活性反而降低;转基因烟草氮代谢指标硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量稍微下降,而野生型烟草两者都明显降低;转基因烟叶中有BADH活性,干旱胁迫后BADH活性升高,而野生型烟草中检测不到BADH活性;干旱胁迫后转基因烟叶中脯氨酸含量是野生型的1.08倍。因此,干旱胁迫后转基因烟草碳氮代谢、防御酶活性等方面明显优于野生型。     

普通烟草KCS基因家族的鉴定及非生物胁迫表达模式分析

【目的】为探究烟草KCS基因在非生物胁迫下所起的作用。【方法】采用生物信息学方法对烟草KCS基因进行系统进化、共线性和表达模式等分析。【结果】从普通烟草中鉴定出41个KCS基因;拟南芥和新鉴定的烟草KCS基因可划分为8个亚组,大部分亚组均含拟南芥和烟草成员;10个NtKCS成员源自全基因组复制事件,NtKCS10和NtKCS11是AtKCS02的同源基因,可能具有相似的生物学功能;普通烟草KCS基因启动子含多个与胁迫相关的顺式作用元件,其成员的表达具有一定的组织特异性;在盐和干旱胁迫下,NtKCS09、NtKCS11和NtKCS16表达量均有提高,可能参与烟草胁迫响应等信号传导过程。【结论】本研究对普通烟草KCS家族成员进行了系统的鉴定与分析,为深入研究烟草KCS家族基因的生物学功能奠定理论基础。     

烤烟品系LY1306在PEG干旱胁迫下的生理响应及转录组学分析

[目的] 研究烤烟品系LY1306经不同时间干旱胁迫下的生理及基因转录表达的变化,以明确其烟叶应激响应基因表达组学特征。 [方法] 采用15% PEG-6000处理模拟干旱胁迫,分别测定干旱胁迫处理0 h、16 h、24 h后叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性和丙二醛、脯氨酸含量,并用转录组测序的方法对差异表达基因进行GO、KEGG分析。 [结果] LY1306烤烟叶片在15% PEG-6000处理下过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性增加较快,脯氨酸含量迅速提高。差异基因GO分析表明盐胁迫响应、赤霉素响应等生物过程,以及细胞质核周区和转录因子活性等功能基因在16 h、24 h处理的样品中均表现为上调。KEGG代谢通路分析表明,LY1306烤烟叶片植物激素信号转导途径关键基因在干旱处理后16 h和24 h的处理中均表现为上调。 [结论] 烤烟LY1306品系在15% PEG干旱胁迫下过氧化物酶和超氧化物歧化酶为其抗旱生理表现的主要应激酶类,同时脯氨酸的积累也起到了积极的抗旱作用。赤霉素等植物激素信号转导途径及多种抗旱相关生物过程和代谢通路的基因表达水平上调,是LY1306烤烟品系抵御和适应干旱胁迫的主要途径。      

干旱胁迫下烟草脯氨酸杂种优势及相关基因差异表达分析

为探讨干旱胁迫下烟草脯氨酸杂种优势的分子遗传基础,以抗旱性差异较大的7个烟草品种及其组配的10个杂交组合为材料,采用盆栽试验设置干旱胁迫处理,进行了烟草脯氨酸杂种优势及其相关基因差异表达分析。结果表明,干旱胁迫下烟草脯氨酸含量在胁迫早期持续增加,第14天后开始下降;杂交组合间脯氨酸含量性状杂种优势差异明显,中亲优势最高40.35、最低-51.66;强优势组合中脯氨酸合成关键酶基因P5CS和δ-OAT相对表达量明显高于弱优势组合,分别是弱优势组合的2.10倍、1.87倍;脯氨酸杂种优势与P5CS基因相对表达量在旺长期持续干旱7 d时存在显著正相关关系,与δ-OAT基因相对表达量在伸根期持续干旱14 d、旺长期持续干旱7 d和14 d呈显著或极显著的相关关系,相关系数分别为0.93、0.98和-0.96。结果显示,脯氨酸合成关键酶基因δ-OAT和P5CS的时序性上调或下调表达是相应时期烟草脯氨酸含量性状杂种优势形成的分子基础。     

烟草转录因子MYB12基因克隆及表达模式分析

R2R3-MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育和代谢活动中发挥着重要的调节作用。为明确MYB12转录因子在烟草中的生物学功能和调控机制,同源克隆了普通烟草MYB12基因(NtMYB12a和NtMYB12b),利用实时荧光定量PCR表征基因表达模式,结合生物信息学分析对基因功能和调控机制进行了初步预测。结果表明,NtMYB12a和NtMYB12b核苷酸序列一致性为92.91%,氨基酸序列一致性为87.91%。烟草MYB12基因结构高度保守,均由4个外显子和3个内含子组成。进化分析表明,普通烟草中NtMYB12a系由绒毛状烟草MYB12基因进化而来,而NtMYB12b则来源于林烟草。NtMYB12基因表达具有时空特异性,烟草在打顶以及盐、干旱、黑暗和磷饥饿等胁迫处理后,NtMYB12a和NtMYB12b基因表达差异明显,NtMYB12a基因表达水平在打顶处理下呈现上调趋势,在盐、黑暗和磷饥饿胁迫处理下显著下调,而在干旱胁迫下无明显变化;各种胁迫处理均可诱导NtMYB12b基因表达水平的提高,预示着NtMYB12基因在烟草响应各种非生物胁迫中发挥着重要的调控作用。     

烟草叶片在二氯喹啉酸胁迫下的蛋白组学分析

为明确二氯喹啉酸对烟草药害的机理,采用同位素标记相对和绝对定量(i TRAQ)技术分析了二氯喹啉酸处理7 d后烟草畸形叶片较正常叶片的蛋白组学变化。本研究共鉴定出65个差异蛋白,其中表达量上调的23个,下调的42个,它们具有结合、催化和转运等分子功能。分别参与光合作用、防御/抗胁迫、代谢等细胞过程,荧光定量PCR验证结果与蛋白组学数据一致。ABA合成通路中的ABA2及NCED基因能够响应二氯喹啉酸胁迫信号,分别在处理后48和24 h达到表达高峰,处理后72 h下调至较低水平。根据这种上调表达后又迅速下调的基因表达模式,推测烟草体内存在一种应激机制抵抗二氯喹啉酸胁迫。本研究首次在烟草中采用蛋白组学的方法分析二氯喹啉酸胁迫下基因的表达变化,并获得重要候选基因。     

干旱处理对烟草叶片SOD和POD活性的影响

通过对盆栽旺长期烟草（3个近等基因系，即转Mn—SOD基因叶绿体高表达品系、转Fe—SOD基因叶绿体高表达品系和非转基因品系；2个推广品种。即红花大金元和K326）给予多达10d的干旱处理和4d的复水，结果表明，过氧化物酶（peroxidase，POD）活性干旱胁迫下表现出升高的趋势；抗旱品种（系）的超氧化物歧化酶（superoxide dismumse，SOD）活性先迅速升高然后逐渐降低，而不抗旱品种（系）的则在干旱处理期间缓慢升高。     

烟草抗旱生理的研究

在烟草栽培中,土壤干旱是对烟草产量、品质影响较大的自然灾害之一,在我国北方烟区旱害时有发生。近几年对抗旱问题的研究虽受到众多同行的重视,并且在田间灌溉系统上做出了许多成绩,但对烟草本身抗旱能力的研究,特别是烟草抗旱生理方面的研究报道在国内外还不多见。本文对黄淮地区的几个烟草区试品种在土壤干旱条件下,抗旱能力的差异以及有关生理变化规律进行了一些探讨,     

普通烟草NtNAC055基因的克隆、鉴定及表达分析

NAC家族是植物中最大的转录因子家族之一，在植物生长发育以及应对环境胁迫中起着至关重要的作用，克隆和验证烟草中NAC相关基因可为烟草抗性育种提供理论依据。本研究采用RT-PCR方法从普通烟草K326根部cDNA中克隆到NtNAC055基因，对NtNAC055及其编码蛋白进行了生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位和转录激活等相关试验。结果发现，NtNAC055基因的CDS序列全长为1032 bp，NtNAC055蛋白具有典型的NAC结构域，编码一个具有343个氨基酸的NAC转录因子；通过进化分析发现，烟草NtNAC055与拟南芥ANAC055同源性较高，同属于RD26亚家族；通过亚细胞定位分析以及转录激活分析发现，NtNAC055蛋白在细胞核中且具有转录激活活性；运用qRT-PCR技术，对该基因不同组织和胁迫处理后的表达进行了分析，结果显示，NtNAC055基因在根、茎、叶、花和腋芽中均有表达，且在根部表达量最高；同时，该基因受干旱和热胁迫的诱导，表明烟草NtNAC055基因可能参与了烟草的非生物胁迫应答反应。     

山东烟草抗旱栽培技术研究与应用展望

分析了山东烟区的气象条件和烟草抗旱栽培技术研究现状，认为烟草生长中前期持续少雨干旱是制约山东烟草生产发展的主要气象因子。通过适当调整移栽期，使烟草需水规律和降水规律相吻合，可有效利用降水，避开干旱时期。工程节水灌溉成本投入的降低和节水蓄水技术的广泛使用，可提高局部烟区的抗旱能力。而集中改良烟株根际土壤、抑制叶面蒸腾、起低槽型垄等技术的应用及地膜、秸杆覆盖技术的进一步完善，可最大限度地减少水分的损失，保持烟田土壤水分，满足烟草生长发育的需求，达到抗旱保产保质的目的。     

普通烟草SWEET基因家族的鉴定与表达分析

  目的  为挖掘参与烟草糖代谢的SWEET（sugar will eventually be exported transported）基因家族成员。  方法  以拟南芥SWEET蛋白为参考,利用生物信息学方法,对栽培烟草的SWEET蛋白家族进行鉴定,分析蛋白理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构和顺式作用元件,对其在不同组织和不同胁迫处理的表达模式进行检测。  结果  从普通烟草中鉴定到70个可能的SWEET基因,系统发育树将其划分为4个亚家族,大多数烟草SWEET基因在进化过程中经历纯化选择。不同烟草组织的表达模式分析显示,一些烟草SWEET基因具有组织表达特异性。不同胁迫处理的表达模式分析显示,部分烟草SWEET基因在葡萄糖、蔗糖、低温、干旱或者是盐胁迫处理下表达量变化明显。  结论  Ntab0097340和Ntab0727890是烟草植株重要的响应干旱与低温胁迫的基因,本研究为深入研究烟草SWEET基因功能提供有价值的参考信息。      

干旱胁迫下嫁接对烟草抗氧化酶活性、膜脂过氧化及胁迫响应基因表达的影响

为了探讨嫁接烟草响应干旱胁迫的生理和分子机制,以耐旱品种龙江851为砧木,敏感品种金星6007为接穗,得到自嫁接组合JX6007/JX6007和嫁接组合JX6007/LJ851。采用盆栽试验研究了干旱对两种组合的烟草单株生物量、叶片抗氧化酶活性、活性氧以及膜脂过氧化的影响。结果表明:干旱胁迫条件下,JX6007/LJ851烟株的生物量、叶片叶绿素含量(质量分数)以及抗氧化酶活性均不同程度高于JX6007/JX6007,活性氧含量以及膜脂过氧化程度均低于JX6007/JX6007。荧光定量PCR分析显示,嫁接显著提高了胁迫响应基因LEA5、AREB、CDPK2和ERD10C的表达量。因此,以耐旱品种作砧木的嫁接烟株可以通过调节抗氧化酶活性和胁迫响应基因的表达来提高其抗旱性。